Tabel 9 Beberapa termodinamika kimia dalam proses pirolisis
No Bahan baku
Kondisi proses Hasil
Termodinamika Referensi
1. Limbah kinyak kelapa
sawit 2 kode sandi
HSC untuk termodinamika
dan PSR untuk simulasi kinetik
Produk gas : H
2
. CO
2
. CO. CH
4
dan Hidrokarbon
Prediksi produk gas dengan simulasi
reaksi pirolisis dan termodinamika
Dong et al. 2005.
2. Batu bara
dan asetilena
Nilai ratio atom HC = 2
Energi bebas Gibbs
minimun pada kompoisis C-
H-O-N-S yang setimbang
Studi termodinamika
untuk pembentukan asetilena dalam
pirolisis Bao et al.
2009.
3 Serbuk kayu
pinus Nitrogen pada
371-871⁰ C Energi bebas
Gibss minimun pada
suhu tinggi Analisis produk dan
simulasi termodinamika
bimassa Zhang et al.
2007.
4. Sampah kota
dan limbah industri.
Pirolisis 2 tahap dan
gasifikasi 3 tahap
Rendemen metanol dan
Syngas. Kandungan H
meningkat dalam Syngas dengan 3
tahap lebih tinggi daripada 2 tahap
Paulucci et al 2010.
2.8. Kesetimbangan Biomassa yang Ramah Lingkungan
Teknologi pembuatan arang kayu dengan kiln drum adalah suatu metoda pembuatan arang yang murah dan ramah lingkungan serta sederhana tetapi dapat
menghasilkan rendemen dan kualitas arang kayu yang tinggi. Teknologi ini dapat diterapkan pada industri rumah tangga di pedesaan karena bahan kontruksinya
drum bekas mudah diperoleh dengan harga relatif murah. Selain itu kontruksi tungku dan operasi pengolahannya mudah dilakukan oleh siapa saja yang
berminat. Pada penelitian ini dengan menggunakan kiln drum dan bahan baku campuran kayu dengan berat 60 kg diperoleh rendemen arang 18.54 dengan
lama pengarangan selama 6 jam dengan kecepatan 10 kgjam Gambar 7. Rendemen arang ini lebih rendah bila dibandingkan dengan rendemen arang
tempurung kelapa hidrida 36.04 Nurhayati et al. 1997.
a b Gambar 7 Cara pembuatan arang dengan cara kiln drum a pembakaran dengan
memakai sunkup agar supaya dapat menampung destilat asap cair b. Arang yang dihasilkan, sedangkan asap cair terus naik ke
atmosfer dalam bentuk gas CO, CO
2
,CH
4
dan lain. Selain itu arang yang dibuat masyarakat dan perusahaan menghasilkan
rendemen antara 20-25, yang berarti sebanyak 75-80 terbuang dalam bentuk gas seperti CO
2
, CO, dan CH
4
yang dapat berperan pada pemanasan global. Dalam rangka meminimalkan emisi tersebut telah dilakukan penelitian dengan
tujuan untuk meningkatkan rendemen arang dan mengkondensasi cairan destilat yang bermanfaat Pari 2010.
Teknologi tepat guna hasil penelitian yang ramah lingkungan yang dapat dikembangkan adalah teknologi ‘two in one” yaitu teknologi produk arang yang
terpadu dengan produk destilat dalam satu proses. Model teknologi ini memadai untuk dikembangkan dengan pertimbangan bahwa bahan baku dan peralatan dari
komponen lokal, tersedia dan mudah didapat dengan harga relatif terjangkau, kapasitas produksi dapat beragam dan disesuaikan dengan kemampuan. Indonesia
telah lama diketahui sebagai produsen arang baik untuk keperluan domestik maupun ekspor. Di pasar dunia, tercatat Indonesia termasuk satu dari lima negara
pengekspor arang terbesar di dunia yaitu China, Malaysia, Afrika Selatan dan Argentina. Tercatat tahun 2000, Indonesia mengekspor arang sebanyak
29.867.000 Kg yang terdiri atas arang tempurung kelapa 15.96, arang bakau 22.31 dan arang kayu 61.73 BPS 2002. Produksi arang kualitas ekspor di
Indonesia pada umumnya berupa usaha kecil dan menengah UMKM dengan teknik dan proses yang beragam sehingga mutu arang yang dihasilkan juga
beragam. Arang sebagai sumber energi masih digunakan walau cakupannya
masih lebih terbatas. Arang sebagai pemanas alat seterika sudah tidak umum dipakai tetapi untuk membuat makanan yang dipanggang masih digunakan.
Bahan dengan kandungan selulosa yang tinggi, menarik untuk dicermati. Serbuk gergaji sengon memilki kadar holoselulosa 70 dan lignin 30. Serbuk gergaji
sengon ini ketersediaannya berlimpah sehingga pasokannya terjamin, berkesinambungan dan pengolahannya dapat meningkatkan program pemerintah
tanpa limbah ramah lingkungan. Arang aktif dari serbuk sengon yang dibuat secara sederhana Pari 2010, ternyata memenuhi standar Amerika sehingga dapat
dipakai untuk menjernihkan air dan menarik logam, terutama besi Fe. Dalam proses penjernihan air, arang aktif selalu mengabsorpsi logam seperti besi,
tembaga, nikel, juga dapat menghilangkan bau, warna dan rasa yang terdapat dalam larutan atau buangan air.
Arang merupakan salah satu sumber energi penting di beberapa negara berkembang. Selain itu, arang juga memiliki fungsi
yang efektif untuk fiksasi dan inaktivasi karbon di atmosfer serta konservasi lingkungan, sebagai kondisioner tanah atau perangsang pertumbuhan tanaman.
Teknik aplikasi arang dapat dikembangkan untuk memperbaiki kondisi tanah pada pembangunan hutan tanaman serta menjadi alternatif pada kegiatan perladangan
berpindah Biomassa didefinisikan suatu bahan hidrokarbon yang terdiri atas karbon,
hidrokarbon, oksigen, nitrogen dan beberapa komponen lain dalam jumlah kecil termasuk kayu dan limbah bahan organik Tsamba et al. 2006. Pirolisis biomassa
menghasilkan 60 karbon organik dan 10 karbon aktif Hasan 2002. Biomassa umumnya dinyatakan dengan satuan berat kering dry weight yang terutama
tersusun dari senyawa karbohidrat yang terdiri atas unsur karbon C, hidrogen H, dan oksigen O yang dihasilkan dari proses fotosintesis tanaman. Biomassa
dapat digunakan sebagai dasar dalam perhitungan kegiatan pengelolaan hutan, karena hutan dapat dianggap sebagai sumber karbon. Potensi biomassa
dipengaruhi oleh faktor iklim seperti curah hujan, umur tegakan, sejarah perkembangan vegetasi, komposisi dan struktur tegakan. Sedangkan karbon
merupakan suatu unsur yang diserap dari atmosfer melalui proses fotosintesis dan dapat disimpan dalam bentuk biomassa. Tingkat penyerapan karbon terdapat dari
biomassanya serbuk kayu dan bambu. Produk hasil kayu dan bambu yang nantinya diemisikan untuk jangka panjang.
Pirolisis biomassa menghasilkan rendemen metanol, yang berasal dari kelompok metoksil yaitu asam uranic dan metil ester dan dekomposisi lain dari
bahan tanaman. Senyawa asam asetat yang berasal dari kelompok asetil pada hemiselulosa Demirbas Balat 2007. Pirolisis biomassa menghasilkan
kandungan karbon sebesar 50 dibanding jumlah hasil pembakaran sebesar 3 dan dekomposisi biologis sebesar 10-20 setelah 5-10 tahun. Kandungan
karbon yang hilang dapat digunakan untuk produksi energi dan bahan bakar. Hal ini dapat meningkatkan kesuburan tanah saat menghasilkan reduksi emisi karbon
Lehmann et al. 2006. Penggunaan residu biomassa 368.000 tontahun akan menghasilkan emisi 230.000 ton CO
2
tahun dan menyediakan pekerjaan untuk sekitar 2600 orang Okimori 2006. Potensi bioarang untuk meningkatkan
sequestrasi karbon tanah melalui pembentukan macro-aggregate dan produksi glomalin Day et al. 2005.
Siklus karbon merupakan suatu siklus biogeokimia yang dalam hal ini karbon dipertukarkan antara biosfer, geosfer, hidrosfer dan atmosfer bumi. Pada
siklus tersebut terdapat berbagai simpanan dari karbon dan proses-proses yang merubah simpanan karbon. Siklus karbon ini diawali dari terjadinya transfer
energi matahari ke sistem biologis dan akhirnya geosfer dan atmosfer sebagai karbon fosil dan bahan bakar fosil organik atau karbon biologis CH
2
O, mengandung molekul-molekul dengan energi tinggi yang dapat bereaksi dengan
molekul oksigen menghasilkan kembali CO
2
dan energi Manahan 2007. Hal ini dapat terjadi secara biokimia dalam organisme melalui respirasi aerob sebagai
berikut : [CH
2
O] + O
2
CO
2
+ H
2
O 39
atau dapat juga terjadi bila kayu atau bambu dibakar akan menghasilkan komponen kimia yang mengandung hemiselulosa, selulosa dan lignin dengan
energi tinggi pada kondisi suhu pembakaran yang tinggi akan bereaksi dengan molekul oksigen menghasilkan kembali CO
2
dan energi. Fiksasi karbon organik oleh mikroorganisme melalui proses biokimia terhadap limbah kayu dan bambu.
Siklus karbon biomassa melalui proses fotosintesis dan energi untuk pertumbuhan tanaman dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 8 Siklus karbon biomassa melalui proses fotosintesis dan energi untuk pertumbuhan tanaman Tenembaum 2009.
Salah satu aplikasi pirolisis biomassa menghasilkan arang sebagai bioarang dapat menciptakan peluang kerja dan meningkatkan pendapatan
masyarakat di pedesaan. Penggunaan bioarang digunakan sebagai suplemen tanah, serta mengurangi atau menghilangkan pembelian pupuk dan sequester CO
2
atmosfer. Bioarang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi dan pendapatan rumah tangga petani. Ketersediaan bioarang mampu menurunkan ketergantungan
pertanian terhadap produk berbasis minyak dan gas alam melalui produksi energi regional dengan harga bersaing Lehmann et al. 2006.
III. METODE PENELITIAN 3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian